SMD LED LTST-108KSKT 데이터시트 - 패키지 3.2x2.8x1.9mm - 전압 1.8-2.4V - 노란색 - 72mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 부품은 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립 공정을 위해 설계되어 대량 생산에 적합합니다. 소형 폼 팩터는 공간이 중요한 제약 조건인 애플리케이션에 이상적입니다. LED는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 기술을 사용하여 제작되었으며, 이는 호박색에서 적색 스펙트럼에서 고효율 빛을 생성하는 것으로 알려져 있습니다. 여기서 다루는 특정 변형은 노란색 빛을 방출합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 LED의 주요 장점으로는 컴팩트한 크기, 표준 자동화 피크 앤 플레이스 장비와의 호환성, 현대 전자 제조에서 표준인 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정에 대한 적합성이 있습니다. RoHS를 준수하여 환경 규정을 충족합니다. 장치는 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 패키징되어 생산 라인에서 효율적인 처리를 용이하게 합니다.

목표 애플리케이션은 상태 표시기, 전면 패널 백라이트, 다양한 전자 장비의 신호 또는 심볼 조명을 포함하여 광범위합니다. 일반적인 최종 사용 시장에는 통신 장치(예: 무선 및 휴대폰), 사무 자동화 장비(예: 노트북 컴퓨터), 네트워크 시스템, 가전 제품 및 실내 간판이 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

적절한 회로 설계와 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해서는 전기적 및 광학적 특성에 대한 철저한 이해가 필수적입니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

• 전력 소산(Pd):72 mW. 이는 LED 패키지가 열 한계를 초과하지 않고 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 연속 순방향 전류(IF):30 mA DC. 적용할 수 있는 최대 정상 상태 전류입니다.
• 피크 순방향 전류:80 mA. 이는 1/10 듀티 사이클과 0.1ms 펄스 폭의 펄스 조건에서만 허용됩니다. DC 전류 정격을 초과하면, 아주 짧은 시간이라도 과열을 일으킬 수 있습니다.
• 동작 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 장치가 기능을 보장받는 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +100°C. 장치가 전원이 공급되지 않을 때 보관하는 온도 범위입니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 달리 명시되지 않는 한, Ta=25°C 및 순방향 전류(IF) 20mA에서 측정한 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 광도(Iv):180 mcd(최소)에서 450 mcd(최대)까지 범위이며, 그 범위 내의 일반적인 값을 가집니다. 광도는 인간 눈의 명시 응답(CIE 곡선)과 일치하도록 필터링된 센서를 사용하여 측정됩니다.
• 시야각(2θ1/2):110도(일반적). 이는 광도가 중심축에서 측정된 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 110도 각도는 넓은 시야 패턴을 나타냅니다.
• 피크 방출 파장(λp):약 591 nm. 이는 스펙트럼 출력이 가장 강한 파장입니다.
• 주 파장(λd):584.5 nm에서 594.5 nm 사이로 지정됩니다. 이는 색상(노란색)을 정의하는 인간 눈이 인지하는 단일 파장입니다. 빈당 허용 오차는 ±1 nm입니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):약 15 nm. 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 값이 작을수록 더 단색광에 가깝습니다.
• 순방향 전압(VF):20mA에서 1.8V(최소)에서 2.4V(최대)까지 범위입니다. 일반적인 값은 이 범위 내에 있습니다. 전류 제한 저항은 실제 VF와 공급 전압을 기반으로 계산해야 합니다.
• 역방향 전류(IR):역방향 전압(VR) 5V가 인가될 때 최대 10 μA. 이 장치는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다. 이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용됩니다.

3. 빈 등급 시스템 설명

생산에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 설계자는 애플리케이션 요구 사항에 맞는 빈을 지정할 수 있습니다.

3.1 순방향 전압(VF) 빈닝

단위: 볼트 @ 20mA. 빈당 허용 오차: ±0.10V.

• 빈 D2:1.8V(최소) ~ 2.0V(최대)
• 빈 D3:2.0V(최소) ~ 2.2V(최대)
• 빈 D4:2.2V(최소) ~ 2.4V(최대)

3.2 광도(Iv) 빈닝

단위: 밀리칸델라(mcd) @ 20mA. 빈당 허용 오차: ±11%.

• 빈 S1:180 mcd(최소) ~ 224 mcd(최대)
• 빈 S2:224 mcd(최소) ~ 280 mcd(최대)
• 빈 T1:280 mcd(최소) ~ 355 mcd(최대)
• 빈 T2:355 mcd(최소) ~ 450 mcd(최대)

3.3 주 파장(WD) 빈닝

단위: 나노미터(nm) @ 20mA. 빈당 허용 오차: ±1 nm.

• 빈 H:584.5 nm(최소) ~ 587.0 nm(최대)
• 빈 J:587.0 nm(최소) ~ 589.5 nm(최대)
• 빈 K:589.5 nm(최소) ~ 592.0 nm(최대)
• 빈 L:592.0 nm(최소) ~ 594.5 nm(최대)

전체 부품 번호는 일반적으로 VF, Iv 및 WD 빈에 대한 코드를 포함합니다(예: LTST-108KSKT-D3T1K).

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 장치 동작에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다.

4.1 전류 대 전압(I-V) 특성

AlInGaP LED의 I-V 곡선은 비교적 안정적이지만 접합 온도 상승에 따라 약간 증가하는 순방향 전압을 보여줍니다. 곡선은 턴온 전압 근처에서 지수적이며, 더 높은 전류에서 더 선형이 됩니다. 설계자는 이를 사용하여 동적 저항을 결정하고 전력 소산을 모델링합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

이 관계는 권장 동작 전류 범위(최대 30mA) 내에서 일반적으로 선형입니다. 전류를 증가시키면 광 출력이 증가하지만 열 발생도 증가합니다. 절대 최대 정격을 초과하여 동작하면 효율 저하(와트당 광 출력 감소) 및 가속화된 열화가 발생합니다.

4.3 스펙트럼 분포

스펙트럼 출력 곡선은 591 nm(피크)를 중심으로 하며 일반적인 반폭은 15 nm입니다. 인지되는 색상을 정의하는 주 파장은 빈 범위 내에 떨어질 것입니다(예: 빈 K의 경우 589.5-592.0 nm). 스펙트럼은 상대적으로 좁으며, AlInGaP 재료의 특성으로 인해 포화된 노란색을 생성합니다.

4.4 온도 의존성

주요 파라미터는 온도에 영향을 받습니다:

• 순방향 전압(VF):접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이는 음의 온도 계수를 가지며, AlInGaP의 경우 일반적으로 약 -2 mV/°C입니다.
• 광도(Iv):온도가 증가함에 따라 감소합니다. 디레이팅 곡선은 높은 주변 온도에서 작동하는 애플리케이션에서 충분한 밝기를 보장하기 위해 중요합니다.
• 주 파장(λd):온도에 따라 약간 이동할 수 있으며, 일반적으로 더 긴 파장(적색 편이)으로 이동합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

LED는 표준 표면 실장 패키지에 장착됩니다. 주요 치수(밀리미터)는 다음과 같습니다:

• 길이: 3.2 mm (허용 오차 ±0.2 mm)
• 너비: 2.8 mm (허용 오차 ±0.2 mm)
• 높이: 1.9 mm (허용 오차 ±0.2 mm)

패드 간격, 렌즈 모양, 캐소드/애노드 식별 표시에 대한 상세한 기계 도면을 참조해야 합니다. 캐소드는 일반적으로 패키지의 녹색 표시 또는 모따기된 모서리로 표시됩니다.

5.2 권장 PCB 랜드 패턴

신뢰할 수 있는 솔더링을 위해 PCB 패드 설계가 중요합니다. 권장 패턴에는 기계적 강도와 전기적 연결을 위한 충분한 솔더 필릿을 제공하면서 솔더 브리징을 방지하는 애노드와 캐소드용 두 개의 직사각형 패드가 포함됩니다. 패드 설계는 적외선 및 증기상 리플로우 솔더링 공정 모두에 최적화되어 있습니다.

5.3 테이프 및 릴 패키징

부품은 보호 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 주요 사양:

• 캐리어 테이프 너비: 8 mm
• 릴 직경: 7 인치 (178 mm)
• 릴당 수량: 4,000 개
• 최소 주문 수량: 나머지 릴의 경우 500 개
• 포켓 피치: 치수 도면에 따름
• 표준: ANSI/EIA-481 사양 준수.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 IR 리플로우 솔더링 프로파일 (무연)

이 장치는 무연 솔더 공정과 호환됩니다. J-STD-020을 준수하는 권장 리플로우 프로파일은 다음을 포함합니다:

• 예열:최대 120초 동안 주변 온도에서 150-200°C까지 상승.
• 소크/활성화:150-200°C 사이를 유지하여 플럭스 활성화 및 온도 균등화를 허용합니다.
• 리플로우:최대 260°C를 초과하지 않는 피크 온도까지 상승. 217°C(SnAgCu 솔더의 액상선) 이상의 시간은 제어되어야 합니다.
• 냉각:제어된 냉각 단계.

특정 프로파일은 보드 두께, 부품 밀도 및 솔더 페이스트 사양을 고려하여 실제 PCB 조립에 맞게 특성화되어야 합니다.

6.2 핸드 솔더링

수동 솔더링이 필요한 경우, 극도의 주의가 필요합니다:

• 솔더링 아이언 온도: 최대 300°C.
• 리드당 솔더링 시간: 최대 3초.
• 시도: 열 응력을 피하기 위해 패드당 한 번의 솔더링 시도만 권장됩니다.

6.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 플라스틱 렌즈나 패키지를 손상시키지 않도록 지정된 용제만 사용해야 합니다. 허용 가능한 세척제에는 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올이 포함됩니다. LED는 상온에서 1분 미만으로 담가야 합니다. 강력한 화학 세척제는 피해야 합니다.

7. 보관 및 취급 주의사항

7.1 습기 민감도

플라스틱 LED 패키지는 습기에 민감합니다. 건제와 함께 밀봉된 습기 차단 백(MBB)으로 배송될 때, ≤30°C 및 ≤70% RH에서 보관 시 유통 기한은 1년입니다. 원래 백이 개봉되면 부품은 주변 습도에 노출됩니다.

7.2 플로어 라이프 및 베이킹

• 플로어 라이프:MBB를 개봉한 후, 부품은 ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 168시간(7일) 이내에 IR 리플로우 솔더링을 거쳐야 합니다.
• 연장 보관:MBB 외부에서 168시간을 초과하여 보관하는 경우, 부품은 건제가 있는 밀폐 용기 또는 질소 데시케이터에 보관해야 합니다.
• 베이킹:168시간 플로어 라이프를 초과한 경우, 흡수된 습기를 제거하고 "팝콘 현상"(리플로우 중 패키지 균열)을 방지하기 위해 솔더링 전 베이크아웃이 필요합니다. 권장 베이크 조건: 60°C에서 최소 48시간.

8. 애플리케이션 설계 고려사항

8.1 전류 제한

순방향 전류를 안전한 값(일반적으로 최적 성능과 수명을 위해 20mA)으로 제한하기 위해 직렬 저항이 필수적입니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_공급 - VF_LED) / I_원하는. 전류가 한계를 초과하지 않도록 최악의 경우 설계를 위해 데이터시트의 최대 VF(2.4V)를 항상 사용하십시오.

8.2 열 관리

전력 소산이 낮지만(최대 72 mW), 적절한 열 설계는 LED 수명을 연장하고 밝기를 유지합니다. PCB에 LED 패드에 연결된 충분한 구리 면적이 히트 싱크 역할을 하도록 보장하십시오. LED를 다른 발열 부품 근처에 배치하지 마십시오. 높은 주변 온도 애플리케이션의 경우 최대 순방향 전류를 디레이팅하십시오.

8.3 광학 설계

넓은 110도 시야각은 넓은 가시성이 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 집중되거나 지시된 빛의 경우, 보조 광학 장치(렌즈, 도광판)가 필요할 수 있습니다. 투명한 렌즈는 AlInGaP 칩의 고유한 노란색을 직접 볼 수 있게 합니다.

9. 비교 및 차별화

다른 노란색 LED 기술과 비교:

• 대 전통적인 GaAsP:AlInGaP는 상당히 더 높은 광 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공하여 더 밝고 일관된 광 출력을 생성합니다.
• 대 인광체 변환 백색/노란색:이것은 직접 방출 반도체이므로 스펙트럼이 더 좁고(더 포화된 색상) 시간이 지남에 따라 인광체 열화를 겪지 않습니다.
• 주요 장점:표준 EIA 패키지 풋프린트, 무연 리플로우 호환성, 소형 크기의 고휘도가 결합되어 현대 전자 제품에 다재다능한 선택을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문(FAQ)

10.1 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

피크 파장(λp)은 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 물리적 파장입니다. 주 파장(λd)은 인간 눈이 색상으로 인지하는 단일 파장을 나타내는 CIE 색도 시스템을 기반으로 계산된 값입니다. 이 노란색 LED와 같은 단색광원의 경우, 두 값은 가깝지만 동일하지는 않습니다. 색상 일치에 관심이 있는 설계자는 주 파장 빈을 사용해야 합니다.

10.2 전류 제한 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있나요?

아니요. LED는 비선형 I-V 특성을 가진 다이오드입니다. 순방향 전압을 초과하는 전압원에 직접 연결하면 전류가 통제 불가능하게 상승하여 최대 정격을 빠르게 초과하고 장치를 파괴합니다. 직렬 저항 또는 정전류 드라이버가 항상 필요합니다.

10.3 보관 및 베이킹 요구사항이 있는 이유는 무엇인가요?

LED 패키지에 사용된 플라스틱 에폭시는 공기 중의 습기를 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 습기는 빠르게 증발하여 내부 압력을 생성하여 패키지 박리 또는 다이 균열("팝콘 현상")을 일으킬 수 있습니다. 보관 및 베이킹 절차는 이 고장 모드를 방지하기 위해 습기 함량을 제어합니다.

11. 실용 애플리케이션 예시

시나리오:3.3V 레일로 구동되는 휴대용 장치의 상태 표시기 설계.

1. 전류 선택:밝기와 전력 소비의 좋은 균형을 위해 20mA를 선택합니다.
2. 저항 계산:최악의 경우 VF(최대) = 2.4V 사용. R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 옴. 가장 가까운 표준 값은 47 옴입니다. 실제 전류 재계산: I = (3.3V - 2.2V_일반) / 47 = ~23.4mA (안전).
3. PCB 레이아웃:47Ω 저항을 LED 근처에 배치합니다. 권장 랜드 패턴을 사용합니다. 열 방산을 위해 LED 아래에 작은 구리 영역을 제공합니다.
4. 제조:조립 업체가 무연 리플로우 프로파일 지침을 따르도록 보장합니다. 168시간 이내에 사용되지 않는 경우 개봉된 릴을 건조 캐비닛에 보관합니다.

12. 기술 원리 소개

이 LED는 기판 위에 성장된 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 기반으로 합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. AlInGaP와 같은 직접 밴드갭 반도체에서 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정되며, 이는 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 인의 비율을 조정하여 결정 성장 과정 중에 설계됩니다. 투명한 에폭시 렌즈는 칩을 캡슐화하여 기계적 보호, 광 출력 형상화 및 광 추출 향상을 제공합니다.

13. 산업 동향

표시기 애플리케이션을 위한 SMD LED의 동향은 더 높은 효율(mA당 더 많은 광 출력), 설계 유연성 증가를 위한 더 작은 패키지 크기, 가혹한 조건(더 높은 온도, 습도)에서의 개선된 신뢰성을 지속적으로 추구하고 있습니다. 또한 소비자 제품에서 더 일관된 미적 결과를 가능하게 하기 위해 색상과 밝기에 대한 더 엄격한 빈닝 허용 오차에 초점을 맞추고 있습니다. 소형화 추세는 칩 스케일 패키지(CSP) LED의 개발을 촉진하지만, 이와 같은 표준 패키지는 성숙한 제조 공정과 기존 조립 인프라와의 호환성으로 인해 비용에 민감한 대량 애플리케이션에서 여전히 지배적입니다.